CN113466925B - 一种用于目标仪器检测的多维定位机器人 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种用于目标仪器检测的多维定位机器人，包括：在水平方向进行粗定位的水平移动平台、在水平方向上进行精定位的水平移动部件、在高度方向进行精定位的竖向部件、放置目标仪器的托盘、用于获得目标仪器的位置的定位部件和用于调整目标仪器的航向角的高精旋转台；水平移动部件连接于水平移动平台中部；竖向部件连接于水平移动部件的上部；高精旋转台连接于竖向部件的上部；托盘连接于所述高精旋转台的上部；定位部件连接于托盘。

Description

一种用于目标仪器检测的多维定位机器人

技术领域

本发明涉及实验室内目标仪器检测领域，尤其涉及一种用于目标仪器检测的多维定位机器人。

背景技术

在电离辐射标准实验室内，会在指定位置放置一台辐射信号源，辐射信号源辐射输出的能量与辐射距离成反比，在对目标仪器进行校准测量时，需要将目标仪器放置在辐射信号源的辐射信号输出路径上，并且按与辐射信号源指定的距离精确地定位目标仪器，以便准确控制目标仪器接收到辐射量，从而校准或测量仪器的测量精度；在测试时，会在一个或多个测试距离上对目标仪器进行测量，在此情况下，就涉及到如何精确定位目标仪器的问题。而现有技术是将辐射信号源放置在实验室内，并且沿辐射信号源的辐射路径方向，在地面上铺设轨道，通过定位平台运载目标仪器在轨道上沿轨道移动从而调整目标仪器与辐射信号源之间的距离，此时为了精确控制目标仪器与辐射信号源之间的距离，需要在轨道或每个定位平台上安装编码器、光栅尺、磁栅尺、伺服码盘等高精度测距装置，轨道已经与辐射路径平行，所以定位平台上还设置有升降装置，用于调整所运载的目标仪器的高度。现有系统并不能直接获得目标仪器的位置以及辐射信号源的位置，在调整目标仪器的位置时，需要分别计算目标仪器与辐射信号源的距离变化量和高度变化量，再根据各自的变化量分别调节，这种多维度分别调节变化的方式容易引入累积误差。同时现有技术中使用轨道控制定位平台与辐射信号源距离方法可以减少定位平台的运动维度，但同时也导致定位平台丧失了运动的灵活性。

在实现本发明过程中，申请人发现现有技术中至少存在如下问题：

分维度反馈位置信息出现累积误差，导致定位位置不准确。

发明内容

本发明实施例提供一种用于目标仪器检测的多维定位机器人解决了在定位目标仪器时分维度反馈目标仪器的位置信息出现累积误差，导致定位位置不准确的问题。

为达上述目的，一方面，本发明实施例提供一种用于目标仪器检测的多维定位机器人，用于在光学三维动作捕捉系统中定位目标仪器，包括：在水平方向进行粗定位的水平移动平台、在水平方向上进行精定位的水平移动部件、在高度方向进行精定位的竖向部件、放置目标仪器的托盘、用于获得目标仪器的位置的定位部件和用于调整目标仪器的航向角的高精旋转台；

所述水平移动部件连接于所述水平移动平台中部；

所述竖向部件连接于所述水平移动部件的上部；

所述高精旋转台连接于所述竖向部件的上部；

所述托盘连接于所述高精旋转台的上部；

所述定位部件连接于所述托盘；

其中，定位部件用于在光学三维动作捕捉系统中获得目标仪器的位置信息；

水平移动平台、所述水平移动部件、所述竖向部件和所述高精旋转台的材质为金属材质；

所述托盘的材质为金属或塑料材质；

所述定位部件的材质为金属和/或塑料材质。

进一步地，所述高精旋转台包括：旋转台基座、旋转部件、涡轮，第一蜗杆、旋转台驱动电机和旋转台舱体；

所述旋转台舱体连接于所述竖向部件的上部；

所述旋转部件同轴连接于所述涡轮上部；

所述第一蜗杆驱动所述涡轮转动；

所述旋转部件与所述涡轮同步转动；

所述旋转部件转动连接于所述旋转台基座的上部；

所述旋转台基座、所述涡轮和所述旋转部件层叠设置于所述旋转台舱体内部，且所述旋转部件的旋转轴垂直于所述旋转台舱体的底面；

所述第一蜗杆的两个固定端连接与所述旋转台舱体的侧面；

所述第一蜗杆的驱动输入端连接与所述旋转台驱动电机的驱动轴；

所述旋转台驱动电机的外壳连接于所述旋转台舱体的侧面；

所述托盘连接于所述旋转部件的上部。

进一步地，所述用于目标仪器检测的多维定位机器人，还包括：设置于水平移动平台的通信装置；

所述通信装置用于根据接收到的控制信号，控制所述水平移动平台、所述水平移动部件和所述竖向部件的移动，以及控制高精旋转台的转动，将放置在所述托盘上的目标仪器移动到指定的位置。

进一步地，所述水平移动部件包括：在水平横向方向上进行精定位的横向部件和在水平纵向方向进行精定位的纵向部件；

所述横向部件与所述纵向部件层叠连接，且所述横向部件与所述纵向部件的移动方向在水平方向上相互垂直。

进一步地，所述横向部件包括：横向固定部件和横向移动部件；

所述横向移动部件沿所述横向固定部件移动；

所述纵向部件包括；纵向固定部件和纵向移动部件；

所述纵向移动部件沿所述纵向固定部件移动；

所述横向部件与所述纵向部件层叠连接，具体为：

所述横向固定部件连接于所述水平移动平台的中部；所述纵向固定部件连接于所述横向移动部件的上部；

或者，

所述纵向固定部件连接于所述水平移动平台的中部；所述横向固定部件连接于所述纵向移动部件的上部。

进一步地，所述竖向部件包括：竖向固定部件和竖向移动部件；

所述竖向移动部件沿所述竖向固定部件在竖向方向上移动。

进一步地，所述定位部件包括：至少4个反光球；

所述定位部件连接于所述托盘，具体为：所述至少4个反光球连接于所述托盘，且所述至少4个反光球分布于空间中的至少两个不同的逻辑平面上。

进一步地，所述用于目标仪器检测的多维定位机器人，还包括：用于读取仪器相对于定位部件的横向相对位置的横向标尺、用于读取仪器相对于定位部件的纵向相对位置的纵向标尺和用于读取仪器相对于定位部件的竖向相对位置的竖向标尺；

所述横向标尺和所述纵向标尺相互垂直；

所述横向标尺和所述纵向标尺平行于且设置于所述托盘的上表面；

所述竖向标尺垂直设置于所述托盘的上表面。

进一步地，所述横向固定部件还包括：用于推动所述横向移动部件沿所述横向固定部件移动的第一滚珠丝杠、第一驱动电机和设置于所述水平移动平台上表面的两条平行的横向直线导轨；

所述第一滚珠丝杠的两个固定端连接于所述水平移动平台的下表面，且在所述水平移动平台位于所述第一滚珠丝杠的两个固定端之间设置有长方形的第一通孔；

所述第一滚珠丝杠的滑动端穿过所述第一通孔连接所述横向移动部件；

所述第一驱动电机的外壳固定于所述水平移动平台的下表面且所述第一驱动电机的驱动轴通过齿轮传动连接所述第一滚珠丝杠的驱动输入端，用于驱动所述第一滚珠丝杠；

所述横向直线导轨与所述横向移动部件滑动连接；

所述第一滚珠丝杠的滑动端带动所述横向移动部件沿所述横向直线导轨滑动；

所述纵向固定部件还包括：用于推动所述纵向移动部件沿所述纵向固定部件移动的第二滚珠丝杠、第二驱动电机、两条平行的纵向直线导轨、纵向舱体；

所述第二滚珠丝杠的两个固定端连接于所述纵向舱体内的底面上；

所述第二滚珠丝杠的滑动端连接于所述纵向移动部件；

所述第二驱动电机的外壳连接于所述纵向舱体的侧面外部且所述第二驱动电机的驱动轴通过齿轮传动连接于所述第二滚珠丝杠的驱动输入端，用于驱动所述第二滚珠丝杠；

所述纵向直线导轨连接于所述纵向舱体内部的底面上且与所述第二滚珠丝杠平行；

所述纵向直线导轨与所述纵向移动部件滑动连接。

进一步地，所述竖向固定部件还包括：用于推动所述竖向移动部件沿所述竖向固定部件移动的第三滚珠丝杠、第三驱动电机、柱状导轨和竖向舱体；

所述第三滚珠丝杠的上端的固定端连接于所述竖向舱体的顶面的内侧，所述第三滚珠丝杠的下端的固定端连接于所述竖向舱体的底面的内侧；

所述第三滚珠丝杠的滑动端的上侧面连接有竖向支撑柱，所述竖向支撑柱穿过所述竖向舱体的顶面上的通孔连接于所述竖向移动部件；

所述柱状导轨穿过所述第三滚珠丝杠的滑动端且所述柱状导轨的上端连接所述竖向舱体的顶面内侧，所述柱状导轨的下端连接所述竖向舱体的底面内侧；

所述第三驱动电机的外壳连接于所述竖向舱体的侧立面的外侧，且所述第三驱动电机的驱动轴通过齿轮传动连接于所述第三滚珠丝杠的驱动输入端，用于驱动所述第三滚珠丝杠。

进一步地，所述水平移动平台为轮式水平移动平台。

进一步地，所述托盘还包括：用于固定目标仪器的多个安装孔；所述多个安装孔排列于所述托盘的上侧面，并贯穿所述托盘的上侧面和下侧面。

进一步地，所述水平移动平台包括：第一万向轮、第二万向轮、第一舵轮和第二舵轮；

所述第一万向轮和所述第二万向轮分别安装于所述水平移动平台的第一斜对角位置；

所述第一舵轮和所述第二舵轮分别安装于所述水平移动平台的第二斜对角位置。

进一步地，在所述托盘的上表面设置有用于定位目标仪器的刻槽线，所述刻槽线垂直于所述纵向标尺且一端与所述纵向标尺的指定一条刻度线对齐；或者，在所述托盘的上表面设置有用于定位目标仪器的网格刻槽，所述网格刻槽中的纵向槽垂直于所述横向标尺且与所述横向标尺上的刻度线对齐，所述网格刻槽中的横向槽垂直于所述纵向标尺且与所述纵向标尺上的刻度线对齐。

上述技术方案具有如下有益效果：通过将粗定位的移动平台、精定位的水平移动部件、精定位的竖向部件相结合，对目标仪器先进行粗定位再进行精定位，从而在保持定位精度的情况下提高定位效率；设置于托盘的定位部件可用于在光学三维动作捕捉系统中精确确定木目标仪器的位置和姿态，现有技术无法直接获得目标仪器的位置和姿态，现有技术只能通过设置于轨道或定位平台上的编码器、光栅尺、磁栅尺或伺服码盘从多个维度分别控制移动量间接定位目标仪器，与现有技术相比本技术方案中可在光学三维动作捕捉系统中根据定位部件直接精确的获得目标仪器的位置信息，本技术方案直接获得的目标仪器的位置信息由于是所见即所得的目标仪器位置，不存在现有技术中来自各维度上运动量的累积误差。在所见即所得的目标仪器位置以及通过粗定位与精定位相结合的保证定位精度高效定位的作用下，本技术方案实现了目标仪器位置所见即所得的较高定位精度的高效定位。进一步地，通过通信装置控制定位机器人，允许直接手动推动定位机器人实现手动定位，也可以通过通信装置遥控定位机器人实现操作人员脱离辐射环境的遥控定位，避免操作人员接触辐射。进一步地，移动平台通过设置于移动平台底部的轮子移动，而不需要固定的轨道，增加了定位机器人移动的灵活性，方便在实验环境内部署多台定位机器人分别为多台目标仪器做检测，定位机器人没有轨道的限制，可以自由的被人工或遥控移动到指定的位置，实现多台目标仪器的批量依次测量，进一步减少了操作人员进入辐射环境的次数。显著改善了操作人员的操作安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例之一的多维定位机器人的右视图；

图2是现有技术中的基于导轨的定位平台的示意图；

图3是本发明实施例之一的多维定位机器人去除竖向舱体侧盖和纵向舱体顶盖的左视图；

图4是本发明实施例之一的多维定位机器人的仰视图。

图5是本发明实施例之一的多维定位机器人去除旋转台舱体的前视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在电离辐射标准实验室内，如图2所示，现有技术中，基于导轨的定位平台为了将目标仪器定位在与辐射信号源指定的距离处，需要精确地测量定位平台在导轨上移动的距离，同时定位平台上还需要升降装置精确的控制目标仪器的高度与辐射信号源的辐射信号处于同一高度。技术人员发现分别计算距离和高度并且分别根据计算结果调整距离和高度，容易引入累积误差，导致目标仪器定位不准确；并且在对多个仪器进行测量时，基于导轨移动的定位平台需要频繁的拆装目标仪器或者更换导轨上的定位平台，以便更换为其他目标仪器，操作过于复杂，本发明以下实施例即为了解决上述问题。

一方面，如图1所示，本发明实施例提供一种用于目标仪器检测的多维定位机器人，用于在光学三维动作捕捉系统中定位目标仪器，包括：在水平方向进行粗定位的水平移动平台1、在水平方向上进行精定位的水平移动部件2、在高度方向进行精定位的竖向部件3、放置目标仪器的托盘4、用于获得目标仪器的位置的定位部件5和用于调整目标仪器的航向角的高精旋转台6；

水平移动部件2连接于水平移动平台1的中部；

竖向部件3连接于水平移动部件2的上部；

高精旋转台6连接于竖向部件3的上部；

托盘4连接于所述高精旋转台6的上部；

定位部件5连接于托盘4；

其中，定位部件5用于在光学三维动作捕捉系统中获得目标仪器的位置信息；

水平移动平台1、水平移动部件2、竖向部件3和高精旋转台6的材质为金属材质；

托盘4的材质为金属或塑料材质；

定位部件5的材质为金属和/或塑料材质；

定位机器人用于将目标仪器定位到指定的目标位置；

水平移动平台1用于根据光学三维动作捕捉系统中获得的目标仪器的实时位置将目标仪器定位到以目标位置中的目标水平位置为中心的指定邻域内；

水平移动部件2、竖向部件3和高精旋转台6用于根据光学三维动作捕捉系统中获得的目标仪器的实时位置将目标仪器定位到目标位置处；

位置信息包括：水平位置，高度，姿态；姿态包括航向角度、俯仰角度和横滚角度；

实时位置是实时获得的位置信息；目标位置是目标仪器需要达到的位置的位置信息；

实时位置包括实时水平位置、实时高度和实时姿态；

目标位置包括目标水平位置、目标高度和目标姿态；

实时姿态和目标姿态都包括：航向角度、俯仰角度和横滚角度；

实时位置和目标位置在光学三维动作捕捉系统定义的空间坐标系中指定。

在一个实施例中，通过光学三维动作捕捉系统在实验室空间中建立空间坐标系，其中z轴为竖直方向的坐标轴，x轴和y轴为在水平方向内相互垂直的坐标轴，z轴同时垂直于x轴和y轴，航向角定义为绕z轴转动的角度。在定位机器人由粗定位的水平移动平台及设置于其上的精确定位的水平移动部件、精确定位的竖向部件、高精旋转台、托盘和定位部件组成。其中水平移动平台1可以包括但不限于轮式的移动平台、履带式的移动平台、轨道式的移动平台，任何可以驱动移动平台水平移动的驱动方式都可用于实现水平移动平台1；粗定位将目标仪器移动到目标位置为中心的10毫米范围内且包括10毫米；精定位将目标仪器移动到目标位置为中心的0.1毫米范围内且包括0.1毫米；高精旋转台可以将目标仪器的航向定位在以目标航向为中心的0.1度范围内且包括0.1度；例如精定位可以由滚珠丝杠推动滑动部件在直线导轨上滑动，或者通过涡轮蜗杆推动旋转台转动；为了将目标仪器定位在辐射信号源前方的指定距离、高度处并且目标仪器正对辐射信号源，可以先根据从光学三维动作捕捉系统中获得的目标仪器的实时位置信息和辐射信号源的位置信息确定定位机器人需要移动的方向和距离，再根据得到的方向和距离通过可粗定位的水平移动平台1移动到目标位置中的目标水平位置附近，完成粗定位；再在粗定位的基础上通过水平移动部件和竖向部件进行精确定位，最终实现对目标仪器在水平和竖直方向上的精确定位，再通过旋转台调整目标仪器的航向角度，使目标仪器正对辐射信号源，准确接收辐射信号；在上述过程中，在粗定位后，水平移动部件、竖向部件、高精旋转台移动的次序不是固定的，可以根据具体情况选择调整的次序，例如也可以先调整高精旋转台，再调整竖向部件，最后再调整水平移动部件。定位机器人的进行粗定位的水平移动平台可以在水平方向上横向移动、纵向移动或斜向移动；水平移动平台的移动可以是通过人工手动推动也可以通过遥控控制；定位机器人的粗定位的水平移动平台可以快速移动或慢速移动，从而将目标仪器运载到目标位置附近；三维捕捉系统建立定位机器人所在空间的空间坐标系；在三维捕捉系统中，基于定位机器人的设置于托盘的定位部件，可精确确定目标仪器在空间坐标系中的位置信息；通过手动推动或遥控的方式移动定位机器人，具体的，在粗定位时，推动或遥控移动平台的移动，在精确定位时，推动或遥控水平移动部件和/或竖向部件的移动和或转动高精旋转台，同时观察通过三维捕捉系统获得的目标仪器的实时位置并与目标位置对比。在粗定位过程中，当目标仪器的实时位置中的实时水平位置在目标位置中的目标水平位置为中心的指定范围内时，可以停止推动移动平台，此时粗定位结束；在粗定位的基础上，再通过精确定位的水平移动部件和竖向部件的移动以及旋转台的转动完成对定位机器人的托盘上运载的目标仪器的精确定位。

本发明实施例具有如下技术效果：通过将粗定位的移动平台、精的水平移动部件、精定位的竖向部件和高精旋转台相结合，对目标仪器先进行粗定位再进行精定位，从而在保持定位精度的情况下提高定位效率；设置于托盘的定位部件可用于在光学三维动作捕捉系统中精确确定木目标仪器的位置和姿态，现有技术无法直接获得目标仪器的位置和姿态，现有技术只能通过设置于轨道或定位平台上的编码器、光栅尺、磁栅尺或伺服码盘从多个维度分别控制移动量间接定位目标仪器，与现有技术相比本技术方案中可在光学三维动作捕捉系统中根据定位部件直接精确的获得目标仪器的位置信息，本技术方案直接获得的目标仪器的位置信息由于是所见即所得的目标仪器位置，不存在现有技术中来自各维度上运动量的累积误差。在所见即所得的目标仪器位置以及通过粗定位与精定位相结合的保证定位精度高效定位的作用下，本技术方案实现了目标仪器位置所见即所得的较高定位精度的高效定位。

进一步地，如图1和图5所示，高精旋转台6包括：旋转台基座61、旋转部件62、涡轮63，第一蜗杆64、旋转台驱动电机65和旋转台舱体66；

旋转台舱体66连接于竖向部件3的上部；

旋转部件62同轴连接于涡轮63上部；

第一蜗杆64驱动涡轮63转动；

旋转部件62与涡轮63同步转动；

旋转部件62转动连接于旋转台基座61的上部；

旋转台基座61、涡轮63和旋转部件62水平设置于旋转台舱体66内部，且旋转部件62的旋转轴垂直于旋转台舱体66的底面；

第一蜗杆64的两个固定端连接与旋转台舱体66的侧面；

第一蜗杆64的驱动输入端连接于旋转台驱动电机65的驱动轴；

旋转台驱动电机65的外壳连接于旋转台舱体66的侧面；

托盘4连接于旋转部件62的上部。

在一个是实施例中，使用涡轮蜗杆驱动的旋转台调整目标仪器的航向角度，使目标仪器能正对着辐射信号源，准确接收辐射信号；高精旋转台的定位精度可以达到0.01度，可以准确的将目标仪器的航向定位在以目标航向为中心的0.1度范围内。托盘4连接于旋转部件62的上部，托盘用于放置目标仪器，托盘之下的各可移动和/或旋转的部件在各自的移动和/或旋转下带动托盘以及其上的目标仪器到达指定的目标位置。托盘4与旋转部件62是可分离连接，在针对不同的目标仪器时，可选择相应的托盘4，从而进一步增加定位机器人对各种目标仪器的适用性。

进一步地，用于目标仪器检测的多维定位机器人，还包括：设置于水平移动平台1的通信装置7；

通信装置7用于根据接收到的控制信号，控制水平移动平台1、水平移动部件2和竖向部件3的移动，以及控制高精旋转台6的转动，将放置在托盘4上的目标仪器移动到指定的位置。

在一个是实施例中，定位机器人的水平移动平台1上设置有通信装置7，通过通信装置7操作人员可以遥控水平移动平台1执行粗定位，遥控水平移动部件2和竖向部件3执行精确定位，遥控高精旋转台6对目标仪器的航向角度精确调整从而将目标仪器定位到指定的目标位置处。

本发明实施例具有如下技术效果：在电离辐射标准实验室内，由于必须使用辐射信号源作为辅助校准或测量设备对目标仪器进行检测，环境内或多或少会有辐射；本发明实施例的技术方案可以显著减少操作人员进入辐射环境的次数，操作人员可在安全的环境中遥控定位机器人，使定位机器人在辐射环境中将目标仪器定位到目标位置，从而显著提高操作人员的操作安全性。

通信装置7可以固定在水平移动平台1的上表面；

优选地，通信装置7固定在水平移动平台1的下表面；

如图1所示，将通信装置7固定在水平移动平台1的下表面，方便有线线缆通过移动平台底部接入通信装置7，也方便从通信装置7穿过水平移动平台1、水平移动部件、竖向部件和高精旋转台等向水平移动平台1、水平移动部件、竖向部件和高精旋转台各自的驱动装置布置控制和电源线，避免各种线缆裸露在定位机器人外部或上部。同时，通信装置7固定在水平移动平台1的下表面，充分利用了水平移动平台1的底部空间，节省了水平移动平台1的上表面空间，在实际使用时，节省的上表面空间还可以临时作为其他设备的存放空间。

进一步地，如图1所示，水平移动部件2包括：在水平横向方向上进行精定位的横向部件21和在水平纵向方向进行精定位的纵向部件22；

横向部件21与纵向部件22层叠连接，且横向部件21与纵向部件22的移动方向在水平方向上相互垂直。

在一个实施例中，水平移动部件2由横向部件21和纵向部件22构成，可以完成对目标仪器在水平方向上的横向和纵向的精确定位。横向部件21可以设置于纵向部件22的上部或者纵向部件22可以设置于横向部件21的上部。

本发明实施例具有如下技术效果：在水平移动平台的粗定位的基础上，目标仪器的实时位置已经比较接近目标位置，实时位置与目标位置之间的差距已经处于横向部件21和纵向部件22可精确移动定位的范围内，此时通过横向部件21和纵向部件22的精确定位实现将目标仪器精确定位到目标位置处。在长距离移动期间使用粗定位，在短距离移动期间使用精定位，只需要在较短的距离范围内部署精确定位装置，从而可以降低长距离部署精确定位装置的成本，同时也可以保证定位精度，提高定位效率。

进一步地，如图1所示，横向部件21包括：横向固定部件和横向移动部件211；

横向移动部件211沿横向固定部件移动；

纵向部件22包括；纵向固定部件和纵向移动部件221；

纵向移动部件221沿纵向固定部件移动；

横向部件21与纵向部件22层叠连接，具体为：

横向固定部件连接于水平移动平台1的中部；纵向固定部件连接于横向移动部件211的上部；或者，

纵向固定部件连接于水平移动平台1的中部；横向固定部件连接于纵向移动部件221的上部。

在一个实施例中，水平移动平台1完成了水平方向上的粗定位；横向固定部件被固定在水平移动平台1中部，横向移动部件211沿横向固定部件水平移动，用于实现粗定位后，在横向上的精确定位；纵向固定部件被固定在横向移动部件211的上部，纵向移动部件221沿纵向固定部件水平移动，在横向移动部件211移动时会同步运载着纵向部件22沿横向移动。

在一个实施例中，水平移动平台1完成了水平方向上的粗定位；纵向固定部件被固定在水平移动平台1中部，纵向移动部件221沿纵向固定部件水平移动，用于实现粗定位后，在纵向上的精确定位；横向固定部件被固定在纵向移动部件221的上部，横向移动部件211沿横向固定部件水平移动，在纵向移动部件221移动时会同步运载着横向部件21沿纵向移动。

本发明是实施例具有如下技术效果：在水平移动平台的粗定位的基础上，目标仪器的实时位置已经比较接近目标位置，实时位置与目标位置之间的差距已经处于横向部件21和纵向部件22可精确移动定位的范围内，此时通过横向部件21和纵向部件22的精确定位实现将目标仪器精确定位到目标位置处。在长距离移动期间使用粗定位，在短距离移动期间使用精定位，只需要在较短的距离范围内部署精确定位装置，从而可以降低长距离部署精确定位装置的成本，同时也可以保证定位精度，提高定位效率。

进一步地，如图1所示，竖向部件3包括：竖向固定部件和竖向移动部件31；

竖向移动部件31沿竖向固定部件在竖向方向上移动。

在一个实施例中，水平移动部件2运载着竖向部件3完成水平方向上的精确定位，再通过调节竖向移动部件31沿竖向固定部件的移动完成目标仪器在高度上的精确定位；需要说明的时，也可以先调节竖向部件3完成高度上的精确定位再调节水平移动部件2完成水平方向上的精确定位。

本发明是实施例具有如下技术效果：在长距离移动期间使用粗定位，在短距离移动期间使用精定位，只需要在较短的距离范围内部署精确定位装置，从而可以降低长距离部署精确定位装置的成本，同时也可以保证定位精度，提高定位效率。

进一步地，如图1所示，定位部件5包括：至少4个反光球；

定位部件5连接于托盘4，具体为：至少4个反光球连接于托盘4，且至少4个反光球分布于空间中的至少两个不同的逻辑平面上。

在一个实施例中，光学三维动作捕捉系统在电离辐射标准实验室内建立空间坐标系，光学三维动作捕捉系统通过捕捉定位部件5在空间坐标系中的位置信息来确定目标仪器的位置信息；定位部件5包括至少4个反光球或反光贴，通过定位部件5可以获得目标仪器在空间坐标系中的三维坐标以及姿态信息，姿态信息可以包括俯仰角度，航向角度，横滚角度；定位部件5可以由支架支撑的至少4个反光球构成；在一个实施例中，可以在托盘上设置纵向中心线刻痕或纵向中心参考标记线，将目标仪器放置在托盘上时，可以将目标仪器的中心线与纵向中心线对齐，从而更简单方便的将目标仪器准确的固定在托盘上，在一个实施例中，优选地，可以将其中两个小球的连线与托盘的纵向中心线垂直且此两个小球的连线与托盘的纵向中心线相交于此两小球的连线中点；在另一个实施例中，优选地，可以将其中一个小球与托盘的纵向中心线对齐；定位部件还可以有多种结构，只要能在光学三维捕捉系统中确定定位部件的位置坐标和姿态信息即符合本实施例对定位部件的限制。上述关于定位部件结构以及放置位置的实施例的作用是更简单的通过空间坐标系确定托盘中心线的位置信息，从而更简单的确定目标仪器的位置信息。

本发明是实施例具有如下技术效果:通过在定位部件与水平移动平台、水平移动部件、竖向部件、托盘等结构的共同作用，使定位机器人可以被光学三维动作捕捉系统采集位置信息(位置信息可包括位置坐标和姿态信息)，进而可以通过光学三维动作捕捉系统实时获得目标仪器的实时位置信息，同时，光学三维动作捕捉系统已经在实验室空间中建立了空间坐标系，所以还可以通过光学三维动作捕捉系统获得目标位置的位置信息；在移动定位机器人时，可以实时得到目标仪器的实时位置信息与目标位置信息的差异，并根据差异控制定位机器人的移动，实现了目标仪器位置信息的所见即所得，不会因为分别调节各维度的运动导致目标仪器的位置与期望达到的位置间出现累积误差。上述优选地定位部件的结构和布置位置使在光学三维动作步骤系统中获得目标仪器位置信息更简单，并且也使将目标仪器准确定位在托盘上变得更简单，从而降低了固定目标仪器时出现的误差，进一步提高了获取到的目标仪器的位置信息的精度。

进一步地，用于目标仪器检测的多维定位机器人，还包括：用于读取仪器相对于定位部件5的横向相对位置的横向标尺、用于读取仪器相对于定位部件5的纵向相对位置的纵向标尺和用于读取仪器相对于定位部件5的竖向相对位置的竖向标尺；

横向标尺和纵向标尺相互垂直；

横向标尺和纵向标尺平行于且设置于托盘4的上表面；

竖向标尺垂直设置于托盘4的上表面。

在一个实施例中，在托盘4上设置纵向标尺和横向标尺，在将目标仪器放置在托盘4上时，可以更灵活的放置，只要在固定好目标仪器后，通过纵向标尺和横向标尺读取出目标仪器与定位部件5的相对位置信息，即可通过光学三维动作捕捉系统准确得获得目标仪器的位置信息。

本发明是实施例具有如下技术效果：允许更灵活的放置目标仪器，使同一定位机器人上的托盘可以适用于多种不同外型或大小的目标仪器，提高了定位机器人的使用效率。

进一步地，如图1和图3所示，横向固定部件还包括：用于推动横向移动部件211沿横向固定部件移动的第一滚珠丝杠212、第一驱动电机213和设置于水平移动平台1上表面的两条平行的横向直线导轨214；

如图4所示，第一滚珠丝杠212的两个固定端连接于水平移动平台1的下表面，且在水平移动平台1位于第一滚珠丝杠212的两个固定端之间设置有长方形的第一通孔11；

第一滚珠丝杠212的滑动端215穿过第一通孔11连接横向移动部件211；

第一驱动电机213的外壳固定于水平移动平台1的下表面且第一驱动电机213的驱动轴通过齿轮传动连接第一滚珠丝杠212的驱动输入端，用于驱动第一滚珠丝杠212；

横向直线导轨214与横向移动部件211滑动连接；

第一滚珠丝杠212的滑动端215带动横向移动部件211沿横向直线导轨214滑动；

如图3所示，纵向固定部件还包括：用于推动纵向移动部件221沿纵向固定部件移动的第二滚珠丝杠222、第二驱动电机223、两条平行的纵向直线导轨224、纵向舱体225；

第二滚珠丝杠222的两个固定端连接于纵向舱体225内的底面上；

第二滚珠丝杠222的滑动端连接于纵向移动部件221；

第二驱动电机223的外壳连接于纵向舱体的侧面外部且第二驱动电机223的驱动轴通过齿轮传动连接于第二滚珠丝杠222的驱动输入端，用于驱动第二滚珠丝杠222；

纵向直线导轨224连接于纵向舱体225内部的底面上且与第二滚珠丝杠222平行；

纵向直线导轨224与纵向移动部件221滑动连接。

在一个实施例中，第一驱动电机和第二驱动电机可以是步进电机或伺服电机，通过脉冲定位，每脉冲距离可以设置，优选地，可实现每脉冲0.01毫米；使用驱动电机驱动滚珠丝杠推动横向移动部件211或纵向移动部件221的运动，可实现精度较高的移动距离变化，确保了精确定位时的定位精度，具体的，本实施例可以将定位精度限定在[-0.1毫米，0.1毫米]范围内。

进一步地，如图3所示，竖向固定部件还包括：用于推动竖向移动部件31沿竖向固定部件移动的第三滚珠丝杠32、第三驱动电机33、柱状导轨34和竖向舱体35；

第三滚珠丝杠32的上端的固定端连接于竖向舱体35的顶面的内侧，第三滚珠丝杠32的下端的固定端连接于竖向舱体35的底面的内侧；

第三滚珠丝杠32的滑动端36的上侧面连接有竖向支撑柱，竖向支撑柱穿过竖向舱体的顶面上的通孔连接于竖向移动部件31；

柱状导轨34穿过第三滚珠丝杠32的滑动端36且柱状导轨34的上端连接竖向舱体35的顶面内侧，柱状导轨34的下端连接竖向舱体35的底面内侧；第三滚珠丝杠32的滑动端36沿柱状导轨34滑动；其中优选地，柱状导轨34共有四根，均匀分布并穿过第三滚珠丝杠32的滑动端36。

第三驱动电机33的外壳连接于竖向舱体35的外侧，且第三驱动电机33的驱动轴通过齿轮传动连接于第三滚珠丝杠32的驱动输入端，用于驱动第三滚珠丝杠32。

在一个实施例中，第三驱动电机可以是步进电机或伺服电机，通过脉冲定位，每脉冲距离可以设置，优选地，可实现每脉冲0.01毫米；使用驱动电机驱动滚珠丝杠推动竖向移动部件31的运动，可实现精度较高的移动距离变化，确保了精确定位时的定位精度，具体的，本实施例可以将定位精度限定在[-0.1毫米，0.1毫米]范围内。使用柱状导轨限制第三滚珠丝杠的滑动端的姿态，可以确保第三滚珠丝杠的滑动端保持水平状态平稳滑动，避免因重力或所承载的不平衡的压力的作用下导致第三滚珠丝杠的滑动端发生倾斜的问题，从而避免第三滚珠丝杠的滑动端在运动时与第三滚珠丝杠卡死，同时也保证了目标仪器的水平角度的精确度

进一步地，如图4所示，水平移动平台1为轮式水平移动平台。

在一个实施例中，相比于基于轨道的定位平台，本实施例的轮式的水平移动平台使定位机器人更灵活的在实验室空间中移动，对于需要依次对对台目标仪器进行测量的场景，可以将待测定位机器人移动到辐射源的辐射路径之外的任意地点，在执行测试时可以很方便的将测试完成的定位机器人移开，并将待测试的定位机器人移动到辐射源的辐射路径上。与通信装置相结合，可以实现遥控灵活的在场外移动定位机器人，而没有轨道的限制，在每次测试新的目标仪器时，不需要重新安装新目标仪器或人工更换轨道上的定位平台。

本发明是实施例具有如下技术效果：在测试前，可在多个定位机器人上安装好目标仪器，在测试开始后，可灵活地基于所见即所得的位置信息移动定位机器人，更快的将目标仪器设置准确设置到目标位置，减少人员在有辐射残留的环境下暴露的时间，进一步地，与通信装置一起使用，可以实现整个测试过程中均在场外操作，在多个目标仪器的测试期间不需要进入测试环境，可遥控完成测试，将操作人员的辐射暴露时间降到了最低，显著提高了操作安全性。

进一步地，如图3所示，托盘4还包括：用于固定目标仪器的多个安装孔；多个安装孔排列于托盘4的上侧面，并贯穿托盘4的上侧面和下侧面。

在一个实施例中，托盘4设置有安装孔，用于固定目标仪器，提供了一种简单准确固定目标仪器的方法。

进一步地，如图4所示，水平移动平台1包括：第一万向轮、第二万向轮、第一舵轮和第二舵轮；

第一万向轮和第二万向轮分别安装于水平移动平台1的第一斜对角位置；

第一舵轮和第二舵轮分别安装于水平移动平台1的第二斜对角位置。

在一个实施例中，水平移动平台使用万向轮和舵轮驱动，可以灵活的实现水平方向内的横向、纵向、斜向的移动。

进一步地，在托盘4的上表面设置有用于定位目标仪器的刻槽线，刻槽线垂直于纵向标尺且一端与纵向标尺的指定一条刻度线对齐；或者，在托盘4的上表面设置有用于定位目标仪器的网格刻槽，网格刻槽中的纵向槽垂直于横向标尺且与横向标尺上的刻度线对齐，网格刻槽中的横向槽垂直于纵向标尺且与纵向标尺上的刻度线对齐。

在一个实施例中，在托盘4上表面设置与标尺对齐的刻槽线，可以方便准确的固定目标仪器，并准确的读取目标仪器与定位部件5的相对位置信息，提高固定目标仪器的效率以及提高获取到的目标仪器的位置信息的精度。

应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。

在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。

为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。

上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于目标仪器检测的多维定位机器人，其特征在于，用于在光学三维动作捕捉系统中定位目标仪器，包括：在水平方向进行粗定位的水平移动平台(1)、在水平方向上进行精定位的水平移动部件(2)、在高度方向进行精定位的竖向部件(3)、放置目标仪器的托盘(4)、用于获得目标仪器的位置的定位部件(5)和用于调整目标仪器的航向角的高精旋转台(6)；

所述水平移动部件(2)连接于所述水平移动平台(1)中部；

所述竖向部件(3)连接于所述水平移动部件(2)的上部；

所述高精旋转台(6)连接于所述竖向部件(3)的上部；

所述托盘(4)连接于所述高精旋转台(6)的上部；

所述定位部件(5)连接于所述托盘(4)；

其中，定位部件(5)用于在光学三维动作捕捉系统中获得目标仪器的位置信息；

水平移动平台(1)、所述水平移动部件(2)、所述竖向部件(3)和所述高精旋转台(6)的材质为金属材质；

所述托盘(4)的材质为金属或塑料材质；

所述定位部件(5)的材质为金属和/或塑料材质。

2.如权利要求1所述的用于目标仪器检测的多维定位机器人，其特征在于，所述高精旋转台(6)包括：旋转台基座(61)、旋转部件(62)、涡轮(63)，第一蜗杆(64)、旋转台驱动电机(65)和旋转台舱体(66)；

所述旋转台舱体(66)连接于所述竖向部件(3)的上部；

所述旋转部件(62)同轴连接于所述涡轮(63)上部；

所述第一蜗杆(64)驱动所述涡轮(63)转动；

所述旋转部件(62)与所述涡轮(63)同步转动；

所述旋转部件(62)转动连接于所述旋转台基座(61)的上部；

所述旋转台基座(61)、所述涡轮(63)和所述旋转部件(62)层叠设置于所述旋转台舱体(66)内部，且所述旋转部件(62)的旋转轴垂直于所述旋转台舱体(66)的底面；

所述第一蜗杆(64)的两个固定端连接与所述旋转台舱体(66)的侧面；

所述第一蜗杆(64)的驱动输入端连接与所述旋转台驱动电机(65)的驱动轴；

所述旋转台驱动电机(65)的外壳连接于所述旋转台舱体(66)的侧面；

所述托盘(4)连接于所述旋转部件(62)的上部。

3.如权利要求1所述的用于目标仪器检测的多维定位机器人，其特征在于，所述水平移动部件(2)包括：在水平横向方向上进行精定位的横向部件(21)和在水平纵向方向进行精定位的纵向部件(22)；

所述横向部件(21)与所述纵向部件(22)层叠连接，且所述横向部件(21)与所述纵向部件(22)的移动方向在水平方向上相互垂直。

4.如权利要求3所述的用于目标仪器检测的多维定位机器人，其特征在于，

所述横向部件(21)包括：横向固定部件和横向移动部件(211)；

所述横向移动部件(211)沿所述横向固定部件移动；

所述纵向部件(22)包括；纵向固定部件和纵向移动部件(221)；

所述纵向移动部件(221)沿所述纵向固定部件移动；

所述横向部件(21)与所述纵向部件(22)层叠连接，具体为：

所述横向固定部件连接于所述水平移动平台(1)的中部；所述纵向固定部件连接于所述横向移动部件(211)的上部；或者，

所述纵向固定部件连接于所述水平移动平台(1)的中部；所述横向固定部件连接于所述纵向移动部件(221)的上部。

5.如权利要求1所述的用于目标仪器检测的多维定位机器人，其特征在于，所述竖向部件(3)包括：竖向固定部件和竖向移动部件(31)；

所述竖向移动部件(31)沿所述竖向固定部件在竖向方向上移动。

6.如权利要求1所述的用于目标仪器检测的多维定位机器人，其特征在于，所述定位部件(5)包括：至少4个反光球；

所述定位部件(5)连接于所述托盘(4)，具体为：所述至少4个反光球连接于所述托盘(4)，且所述至少4个反光球分布于空间中的至少两个不同的逻辑平面上。

7.如权利要求1所述的用于目标仪器检测的多维定位机器人，其特征在于，还包括：用于读取仪器相对于定位部件(5)的横向相对位置的横向标尺、用于读取仪器相对于定位部件(5)的纵向相对位置的纵向标尺和用于读取仪器相对于定位部件(5)的竖向相对位置的竖向标尺；

所述横向标尺和所述纵向标尺相互垂直；

所述横向标尺和所述纵向标尺平行于且设置于所述托盘(4)的上表面；

所述竖向标尺垂直设置于所述托盘(4)的上表面。

8.如权利要求4所述的用于目标仪器检测的多维定位机器人，其特征在于，所述横向固定部件还包括：用于推动所述横向移动部件(211)沿所述横向固定部件移动的第一滚珠丝杠(212)、第一驱动电机(213)和设置于所述水平移动平台(1)上表面的两条平行的横向直线导轨(214)；

所述第一滚珠丝杠(212)的两个固定端连接于所述水平移动平台(1)的下表面，且在所述水平移动平台(1)位于所述第一滚珠丝杠(212)的两个固定端之间设置有长方形的第一通孔(11)；

所述第一滚珠丝杠(212)的滑动端(215)穿过所述第一通孔(11)连接所述横向移动部件(211)；

所述第一驱动电机(213)的外壳固定于所述水平移动平台(1)的下表面且所述第一驱动电机(213)的驱动轴通过齿轮传动连接所述第一滚珠丝杠(212)的驱动输入端，用于驱动所述第一滚珠丝杠(212)；

所述横向直线导轨(214)与所述横向移动部件(211)滑动连接；

所述第一滚珠丝杠(212)的滑动端(215)带动所述横向移动部件(211)沿所述横向直线导轨(214)滑动；

所述纵向固定部件还包括：用于推动所述纵向移动部件(221)沿所述纵向固定部件移动的第二滚珠丝杠(222)、第二驱动电机(223)、两条平行的纵向直线导轨(224)、纵向舱体(225)；

所述第二滚珠丝杠(222)的两个固定端连接于所述纵向舱体(225)内的底面上；

所述第二滚珠丝杠(222)的滑动端连接于所述纵向移动部件(221)；

所述第二驱动电机(223)的外壳连接于所述纵向舱体的侧面外部且所述第二驱动电机(223)的驱动轴通过齿轮传动连接于所述第二滚珠丝杠(222)的驱动输入端，用于驱动所述第二滚珠丝杠(222)；

所述纵向直线导轨(224)连接于所述纵向舱体(225)内部的底面上且与所述第二滚珠丝杠(222)平行；所述纵向直线导轨(224)与所述纵向移动部件(221)滑动连接。

9.如权利要求5所述的用于目标仪器检测的多维定位机器人，其特征在于，所述竖向固定部件还包括：用于推动所述竖向移动部件(31)沿所述竖向固定部件移动的第三滚珠丝杠(32)、第三驱动电机(33)、柱状导轨(34)和竖向舱体(35)；

所述第三滚珠丝杠(32)的上端的固定端连接于所述竖向舱体(35)的顶面的内侧，所述第三滚珠丝杠(32)的下端的固定端连接于所述竖向舱体(35)的底面的内侧；

所述第三滚珠丝杠(32)的滑动端(36)的上侧面连接有竖向支撑柱，所述竖向支撑柱穿过所述竖向舱体的顶面上的通孔连接于所述竖向移动部件(31)；

所述柱状导轨(34)穿过所述第三滚珠丝杠(32)的滑动端(36)且所述柱状导轨(34)的上端连接所述竖向舱体(35)的顶面内侧，所述柱状导轨(34)的下端连接所述竖向舱体(35)的底面内侧；所述第三滚珠丝杠(32)的滑动端(36)沿所述柱状导轨(34)滑动；

所述第三驱动电机(33)的外壳连接于所述竖向舱体(35)的外侧，且所述第三驱动电机(33)的驱动轴通过齿轮传动连接于所述第三滚珠丝杠(32)的驱动输入端，用于驱动所述第三滚珠丝杠(32)。

10.如权利要求1所述的用于目标仪器检测的多维定位机器人，其特征在于，所述水平移动平台(1)为轮式水平移动平台。